Введение к работе
Актуальность темы исследования. На современном этапе и в исторической ретроспективе доказана высокая эффективность технологии ведения геологоразведочных работ на нефть и газ на морских акваториях методом непрерывного сейсмического профилирования (НСП). Достаточно указать всемирно известные компании «Шлюмберже», «PGS», Совкомфлот, владеющие передовой технологией НСП.
Наряду с применением в производственных сейсморазведочных работах метод нашел широкое применение для решения фундаментальных задач изучения дна Мирового океана. Результаты этих работ имеют определяющее значение для обнаружения и изучения подводных сейсмо-вулканоопасных районов Мирового океана, движений тектонических плит, а также прикладных задач подводной навигации. Наряду с зарубежными учеными Barton D. С, Karcher J. С, М. Schoenberger. И др., большой вклад в развитие метода НСП внесли отечественные ученые Балашканд, Глумов, Ельников, Зверев, Коган, Карп, Мерклин, Маловицкий Непрочнов, Седов, и др.
В связи с изученностью основных нефтегазоносных районов Мирового океана актуальными становятся вопросы повышения разрешающей способности выделения тонкослоистых структур зон месторождений углеводородов. Разрешающая способность метода НСП определяются разрешенностью отраженных волн во времени и пространстве и, в конечном счете, точностью восстановления сейсмических разрезов. На сегодня это достигается с помощью параллельно буксируемых пьезокос, охватывающих площади наблюдений с линейными размерами в несколько километров. Это определяет требование высокой степени временной синхронизации функционирования отдельных блоков системы НСП между собой.
Цель работы. Целью диссертационной работы является разработка, реализация и анализ точностных характеристик метода и системы временной синхронизации процессов излучения, регистрации и позиционирования и оценивание их вклада в повышение разрешающей способности метода непрерывного сейсмического профилирования, достаточной для ведения коммерческой геологоразведки углеводородов.
Задачи исследования. Для достижения поставленной цели решались следующие задачи:
-
Выполнить анализ основных факторов, определяющих разрешающую способность метода НСП.
-
Разработать метод высокоточной временной синхронизации основных блоков (излучения, регистрации и позиционирования) системы НСП.
-
Обосновать выбор аппаратной базы и создание макета системы временной синхронизации блоков НСП в соответствии с предложенным методом.
-
Произвести натурные испытания созданного макета.
-
Выполнить статистический анализ погрешностей синхронизации с целью определения достижимого уровня синхронизации и оценки распределения ошибки синхронизации.
-
Получить оценки повышения разрешающей способности метода НСП с привлечением натурных данных и разработать рекомендации по его совершенствованию.
Научная новизна диссертационной работы состоит в следующем:
-
Предложены, реализованы и внедрены новый метод и средства повышения разрешающей способности метода морской геологоразведки на углеводороды на основе высокоточной временной синхронизации автономных пространственно разнесенных блоков системы НСП.
-
Впервые получены оценки точности достижимых уровней погрешности временной синхронизации в соответствии с предложенным методом и их вклада в повышение разрешающей способности метода НСП.
-
Разработаны рекомендации по использованию предложенных нового метода и средств для повышения разрешающей способности метода НСП.
Методы исследования. Теоретическая часть работы основана на методах статистического анализа данных. Практическая часть работы состоит в натурных испытаниях предложенных метода и средств в условиях морской сейсморазведки. Результаты практической реализации представлены в работе выборкой из 1841 экспериментов (1841 цикл работы систем метода НСП), что при интервале в 25 секунд эквивалентно более чем 12 часам непрерывной работы сейсморазведочного судна.
Положения, выносимые на защиту. На защиту выносятся:
-
Новый метод повышения разрешающей способности метода морской геологоразведки на углеводороды на основе высокоточной временной синхронизации автономных пространственно разнесенных блоков системы НСП.
-
Разработанная и реализованная на основе предложенного метода технология проведения геологоразведочных работ, гарантирующая достижимый уровень временной синхронизации основных блоков -излучения, регистрации и позиционирования- в системе НСП в пределах ±10 мкс, что многократно ниже верхнего допуска, определяемого существующими стандартами.
-
Результаты статистического анализа и натурных испытаний предложенного метода. Показано, что получаемые ошибки синхронизации блоков НСП носят случайный характер и описываются нормальным распределением. При этом с вероятностью 99.9% оценки среднего значения лежат в пределах от 0.2495 до 0.25711 мке, что существенно выше по точности в сравнении с допустимой по стандарту.
-
Результаты натурных испытаний предложенного метода синхронизации и рекомендации по построению высокоразрешающей технологии проведения морских геологоразведочных работ с использованием предложенного метода и средств временной синхронизации НСП.
Достоверность и апробация результатов. Достоверность защищаемых положений обеспечена результатами анализа большого объема фактического материала и использованием современных методов и средств получения и обработки данных, а также заключениями экспертных комиссий при презентации данной работы на российских и международных конференциях и научных школах.
Основные положения и результаты данной работы были представлены на 7-ом международном форуме по стратегическим технологиям IFOST 2012, школе молодых учёных САИТ-2011, 11-ой международной конференции «Актуальные проблемы электронного приборостроения», международной научно-практической конференции «Инновационные информационные технологии», Второй Всероссийской научно-технической конференции "Научное и техническое обеспечение исследований и освоения шельфа Северного Ледовитого океана.
По результатам Конференции молодых учёных ИВМиМГ СО РАН в 2011 году работа удостоена диплома за 1-ое место в конкурсе работ.
Практическая значимость работы. Результаты работы направлены на повышение разрешающей способности методов морской геологоразведки, что является ключевым фактором при анализе и интерпретации сейсмических данных, а также при принятии решения о коммерческой целесообразности эксплуатации месторождения.
Публикации. По теме диссертации было опубликовано 9 научных работ, в том числе 2 статьи в научных журналах и изданиях, которые включены в перечень российских рецензируемых научных журналов и изданий для опубликования основных научных результатов диссертации на соискание ученых степеней доктора и кандидата наук (перечень ВАК), 2 статьи в научных журналах и изданиях, не вошедших в данный перечень, и 5 статей в сборниках трудов российских и международных научно-практических конференций.
Личный вклад автора. Личный вклад автора заключается в разработке и реализации предложенного метода, анализе факторов, определяющих погрешности временной синхронизации, в проведении натурных экспериментов для получения статистических оценок точности синхронизации основных блоков системы НСП, обработке и интерпретации полученной информации.
Структура и объем диссертации. Диссертация изложена на 159 страницах машинописного текста. Состоит из введения, пяти глав, заключения, списка литературы, включающего 71 наименование, двух приложений, 35 рисунков и 9 таблиц. Основное содержание диссертации изложено на 120 страницах.
